Materiais bidimensionais e fases topológicas: predição e controle de suas propriedades

Resumo

Recentemente, as mudanças climáticas e econômicas do planeta estão levando a uma busca por materiais energeticamente eficientes. Neste cenário, materiais bidimensionais e fases topológicas da matéria são candidatos proeminentes para esta função. Atualmente, os materiais topológicos estão transitando entre a física teórica e a química experimental, onde aplicações focadas em redução do consumo de energia, e conversão de spin-carga já são realizadas experimentalmente. Concomitantemente, seguindo as tendências industriais de miniaturização, e maior manifestação de efeitos quânticos, materiais bidimensionais formam elementos indispensáveis no design de futuros dispositivos. Este projeto possui três objetivos principais, (i) a exploração de um material topológico que ocorre naturalmente no Brasil; (ii) predição de novos materiais bidimensionais e suas aplicações; e (iii) a exploração de fenômenos de interface em isolantes topológicos. Em (i), a partir de cálculos de primeiros-princípios, pretendemos desvendar a estabilidade de materiais da classe da Jacuntigaita, um proeminente material topológico, e explorar suas propriedades e aplicações. Em (ii), uma combinação de analises de Big-data, aprendizado de máquinas, e métodos de simulação de materiais serão empregados para a predição de novos materiais bidimensionais e design de novas redes. Ainda mais, em (iii) o design da superfície de isolantes topológicos com simetria de inversão quebrada, leva à existência de texturas de spin tanto devido à origens topológicas quando devido ao efeito Rashba. A combinação de tais efeitos leva a um incremento do efeito Rashba-Edelstein, essencial para o controle da direção da magnetização de ferromagnetos em sua interface, para aplicações de memórias magnéticas. (AU)